基于中國(guó)西部高速公路新型節(jié)能技術(shù)研究

程軍

【摘要】交通運(yùn)輸業(yè)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的主要標(biāo)志和支撐載體，而高速公路交通作為基本的交通運(yùn)輸方式，它在整個(gè)交通運(yùn)輸系統(tǒng)中發(fā)揮著不可替代的作用，同時(shí)作為生產(chǎn)、分配、交換、消費(fèi)過程中的重要橋梁，對(duì)整個(gè)社會(huì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與進(jìn)步都起到了舉足輕重的作用。尤其是改革開放以來，我國(guó)的高速公路得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。不僅拉動(dòng)了多個(gè)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，也促進(jìn)了地區(qū)間商品，信息流通，以及資源的開發(fā)利用，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重大的推動(dòng)作用。近年來，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，高速公路作為一種基礎(chǔ)的公共交通建設(shè)，已經(jīng)在全國(guó)范圍之內(nèi)開始了廣泛的發(fā)展。尤其是隨著我國(guó)西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的不斷深入落實(shí)，如何在高速公路工程中落實(shí)新型節(jié)能技術(shù)，是高速公路工程的重點(diǎn)發(fā)展方向。文章主要研究中國(guó)西部高速公路的新型節(jié)能技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】西部；高速公路；新型節(jié)能技術(shù)

在我國(guó)實(shí)施西部大開發(fā)政策以來，西部地區(qū)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域都取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展和快速的進(jìn)步，特別是在高速公路的投資建設(shè)領(lǐng)域，國(guó)家對(duì)西部地區(qū)高速公路建設(shè)投入的增加不僅拉動(dòng)了西部地區(qū)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與進(jìn)步?，F(xiàn)階段，隨著高速公路建設(shè)的不斷深入發(fā)展，高速公路的覆蓋范圍以及質(zhì)量性能都已經(jīng)得到了極大的提高。而環(huán)保、節(jié)能、安全則成為了現(xiàn)代高速公路的重點(diǎn)發(fā)展目標(biāo)。西部高速公路的建設(shè)已經(jīng)隨著我國(guó)西部經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略的落實(shí)而得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，新型節(jié)能技術(shù)在工程之中的應(yīng)用，是高速公路的最新發(fā)展方向。

1我國(guó)西部高速公路的發(fā)展情況分析

公路運(yùn)輸是實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)保證，其與國(guó)際民生具有重要的實(shí)際關(guān)系。近年來，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，公路交通的運(yùn)行需求不斷提高，公路的運(yùn)輸發(fā)展也在不斷增加。在這一實(shí)際情況之下，進(jìn)一步推進(jìn)我國(guó)的高速公路建設(shè)，提高高速公路的區(qū)域覆蓋范圍已經(jīng)成為了我國(guó)現(xiàn)階段重要的交通發(fā)展方向。西部作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)較為緩慢的地區(qū)，隨著西部經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略的切實(shí)落實(shí)，其高速公路的建設(shè)也開始了迅猛的發(fā)展。但是，隨著西部高速公路建設(shè)的迅猛發(fā)展，在其運(yùn)營(yíng)過程之中的一些實(shí)際性問題卻突出的反應(yīng)了出來。

與美國(guó)、英國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家相比較，我國(guó)在高速公路節(jié)能技術(shù)方面的研究起步相對(duì)較晚。美國(guó)以及日本等國(guó)，早在上世紀(jì)八十年代，就已經(jīng)取得了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高速公路節(jié)能核心技術(shù)，并落實(shí)了非常完善的高速公路節(jié)能控制以及信息管理系統(tǒng)。而我國(guó)由于在這一方面的技術(shù)研究相對(duì)較晚，因此，缺少具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高速公路核心節(jié)能技術(shù)是我國(guó)現(xiàn)階段在高速公路建設(shè)方面所存在的主要問題。目前，我國(guó)西部大部分地區(qū)的高速公路管理都在應(yīng)用傳統(tǒng)的人工控制方法，尤其是管理方案以及運(yùn)營(yíng)設(shè)施的落后，一方面造成了電能的大量損耗，另一方面，也導(dǎo)致了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)高速公路的年電費(fèi)高達(dá)13億，僅西部地區(qū)就達(dá)到4億之多。

現(xiàn)階段，安全、節(jié)能、環(huán)保、高效已經(jīng)成為了我國(guó)高速公路的重要發(fā)展方向。在2009年的國(guó)際氣候會(huì)議上，中國(guó)明確提出了新的節(jié)能減排目標(biāo)，要在2020年將國(guó)內(nèi)單位二氧化碳的排放量降低到2005年的45%。而從我國(guó)的交通行業(yè)發(fā)展情況進(jìn)行分析，高速公路是我國(guó)新增累計(jì)節(jié)能減排投資額最大的行業(yè)類型。因此，我國(guó)西部高速公路對(duì)于新型節(jié)能技術(shù)的開發(fā)以及應(yīng)用，一方面有利于提高我國(guó)高速公路的運(yùn)營(yíng)以及管理效率，減少運(yùn)營(yíng)成本，強(qiáng)化高速公路的經(jīng)濟(jì)效益。另一方面，能夠有效促進(jìn)能源的節(jié)約，對(duì)我國(guó)節(jié)能減排戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)具有重要的實(shí)際意義。

2西部高速公路節(jié)能技術(shù)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高度發(fā)展，以及西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的切實(shí)推進(jìn)，高速公路的積極建設(shè)已經(jīng)成為了現(xiàn)代西部大開發(fā)的重要戰(zhàn)略舉措。隨著高速公路的建設(shè)以及發(fā)展，我國(guó)西部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度明顯提高。但是，隨著高速公路的不斷建設(shè)，其巨大的能源消耗已經(jīng)引起了國(guó)家以及社會(huì)的廣泛關(guān)注。現(xiàn)階段，推進(jìn)高速公路新型節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)成為了我國(guó)西部高速公路的重點(diǎn)發(fā)展目標(biāo)。

2.1新型節(jié)能光源

LED光源是一種現(xiàn)代化的新型固體照明設(shè)備類型，其與傳統(tǒng)的燈光照明設(shè)備相比較，其電能的有效轉(zhuǎn)換率能夠達(dá)到80%以上。在這一技術(shù)實(shí)際之下，LED光源與白熾燈發(fā)出同樣的光源效果，其所損耗的電能僅僅達(dá)到白熾燈的10%左右，與普通節(jié)能燈相比較，其電能需求也僅僅是其25%左右。如此，其在高速公路之中的有機(jī)應(yīng)用，就能夠節(jié)省大量的能源消耗。同時(shí)，LED光源的使用壽命非常高，一般可以達(dá)到100000小時(shí)以上，是傳統(tǒng)照明設(shè)備的幾倍，甚至幾十倍。并且，其發(fā)生故障的概率非常低，應(yīng)用效果非常穩(wěn)定。也就是說，這一設(shè)備的應(yīng)用，將會(huì)有效降低光源的更換頻率，節(jié)省資金投入。此外，LED設(shè)備顯色指數(shù)相對(duì)較高，啟動(dòng)迅捷、綠色環(huán)保、無頻閃，能夠?qū)崿F(xiàn)在大多數(shù)位置的廣泛應(yīng)用。上世界八十年代，LED技術(shù)開始發(fā)展，并在汽車的指示燈、前后照燈、剎車燈等方面得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，其由于壽命長(zhǎng)、體積小、反應(yīng)快、抗震指數(shù)高而在高速公路之中開始了應(yīng)用。

與傳統(tǒng)的照明設(shè)備箱比較，其在高速公路之中的應(yīng)用具有明顯的實(shí)際優(yōu)勢(shì)。首先，LED隧道燈作為一種模塊化或者半模塊化的結(jié)構(gòu)，其出現(xiàn)的主要故障類型就是電源故障以及芯片故障。對(duì)此，其僅僅需要對(duì)芯片或者電源進(jìn)行更換，就可以實(shí)現(xiàn)繼續(xù)應(yīng)用，其運(yùn)維的費(fèi)用消耗相對(duì)較低[2]。在高速公路之中，通過有機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠有效縮短相鄰燈具之間的距離，以此有效降低照明設(shè)備的功率損耗。進(jìn)而可以在減少電能損耗的同時(shí)，提高照明的均勻程度，并避免由于光源亮度過高而造成的炫光效應(yīng)。再次，與傳統(tǒng)燈具相比較，LED的發(fā)光效率相對(duì)較低，但是，在通過二次光學(xué)設(shè)計(jì)之后，其能夠?qū)崿F(xiàn)高光效的照明效果，并保證能源損耗的切實(shí)降低。此外，通過LED的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)照明光源的有效節(jié)能控制。由于LED屬于致電發(fā)光元件，因此，就可以對(duì)電流的大小進(jìn)行有機(jī)的調(diào)解，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)光源強(qiáng)度的有機(jī)控制。如此，可以節(jié)約大量的能源損耗。

2.2鈉燈節(jié)能改造

所謂的鈉燈，就是高壓鈉燈，其作為一種氣體放電照明燈具，具有突出的高光效、透霧性較好、成本低的特點(diǎn)，在高速公路照明以及隧道照明之中具有比較廣泛的應(yīng)用。但是，由于其在微小的電壓變化之下會(huì)造成工作電流的劇烈變化。對(duì)此，要想實(shí)現(xiàn)這一照明設(shè)備的有應(yīng)用，就必須要設(shè)計(jì)與之配套的鎮(zhèn)流器，以此保證工作電流的相對(duì)穩(wěn)定性。在傳統(tǒng)的鈉燈應(yīng)用設(shè)計(jì)之中，普遍應(yīng)用電感式鎮(zhèn)流器。雖然說，這一鎮(zhèn)流器類型能夠達(dá)到較好的穩(wěn)流效果，但是，其對(duì)電能的應(yīng)用效率相對(duì)較低，僅僅是鎮(zhèn)流器設(shè)備就會(huì)消耗燈具本身消耗電源的20%以上。如此，就造成了非常嚴(yán)重的電能損耗。此外，這一設(shè)計(jì)方式容易導(dǎo)致電弧管的異常炸裂，存在一定的應(yīng)用安全隱患。

對(duì)此，應(yīng)該對(duì)鈉燈的鎮(zhèn)流器進(jìn)行有機(jī)的改造。例如，電子鎮(zhèn)流器就是比較好的鎮(zhèn)流器類型，與電感式鎮(zhèn)流器相比，其具有以下幾個(gè)方面的實(shí)際突出特點(diǎn)：首先，其功率因數(shù)相對(duì)較高，能夠達(dá)到95%以上，同時(shí)，其對(duì)電能的消耗非常低，幾乎可以忽略不計(jì)[3]。如此，就能夠?qū)崿F(xiàn)非常突出的節(jié)能效果。其次，其能夠有效提高鈉燈的光效，穩(wěn)定輸出，對(duì)電能具有非常好的實(shí)際節(jié)約效果。再次，通過電子鎮(zhèn)流器能夠?qū)崿F(xiàn)有效的光源控制，其在智能照明調(diào)光設(shè)備之中的有機(jī)應(yīng)用，對(duì)節(jié)約能源具有良好的實(shí)際效果。但是，在應(yīng)用電子鎮(zhèn)流器對(duì)鈉燈進(jìn)行優(yōu)化改造的過程中，應(yīng)該注意電子鎮(zhèn)流器的選擇，注意其在高頻驅(qū)動(dòng)環(huán)境下的諧振現(xiàn)象，并落實(shí)充足的開啟電壓，使其具有良好的自我保護(hù)功能。以此保證其能夠具備較大范圍之內(nèi)的電壓波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)使用壽命的實(shí)際應(yīng)用效果。此外，由于現(xiàn)階段電子鎮(zhèn)流器的相關(guān)參數(shù)并沒有統(tǒng)一的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，因此，必須要優(yōu)化鎮(zhèn)流器的參數(shù)選擇，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的節(jié)能效果。

2.3智能無極調(diào)光

在傳統(tǒng)的高速公路管理模式之中，主要是通過人工的方式進(jìn)行時(shí)序性調(diào)光或者手動(dòng)性調(diào)光。這一調(diào)光方式，一方面不利于達(dá)到最佳的照明效果，另一方面，還會(huì)造成電能的極大浪費(fèi)，利于實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的實(shí)際效果。對(duì)此，可以有機(jī)的應(yīng)用智能無極調(diào)光，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)照明光線的有效分級(jí)調(diào)節(jié)。這一技術(shù)的應(yīng)用，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)照明光線調(diào)節(jié)的連續(xù)性效果，另一方面，可以有效降低電能的損耗，實(shí)現(xiàn)更好的節(jié)能效果。現(xiàn)階段，高速公路之中的智能無極調(diào)光技術(shù)可以有機(jī)的落實(shí)為照度計(jì)、終端調(diào)光、車輛檢測(cè)三個(gè)有機(jī)方面。

在應(yīng)用的過程中，檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)對(duì)周圍有無火災(zāi)問題進(jìn)行有機(jī)的檢查，若不存在火災(zāi)問題，則可以進(jìn)入自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)控制模式。在進(jìn)行手動(dòng)控制的過程中，可以通過人工前臺(tái)的有效操作，達(dá)到對(duì)照明設(shè)備進(jìn)行控制的目的?；蛘呖梢詫?duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定，以此作為其初始的工作運(yùn)行狀態(tài)。自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)過程則相對(duì)復(fù)雜，主要是由車輛檢測(cè)器以及照度計(jì)對(duì)實(shí)時(shí)的照度進(jìn)行有機(jī)的測(cè)量以及反饋，以此將公路的實(shí)時(shí)交通信息以及光度情況輸入到終端調(diào)光系統(tǒng)的管理計(jì)算機(jī)之中[4]。在這一基礎(chǔ)之上，終端計(jì)算機(jī)會(huì)根據(jù)檢測(cè)的信息發(fā)出相應(yīng)的光度控制指令，并通過電信號(hào)的形式實(shí)現(xiàn)對(duì)光源的有效控制?，F(xiàn)階段的無極調(diào)光控制技術(shù)主要落實(shí)為三個(gè)方面的控制方式，也就是電壓控制、脈沖寬度控制、電阻晶體管控制。在這三種控制方式之中，電壓控制能夠?qū)崿F(xiàn)更好的電源應(yīng)用效率，并實(shí)現(xiàn)最大的電能節(jié)約效果，達(dá)到節(jié)能減排的實(shí)際目標(biāo)。

2.4供配電節(jié)能

現(xiàn)階段，西部高速公路供配電系統(tǒng)的主要發(fā)展方向以及發(fā)展原則就是安全、節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效。雖然說，由于技術(shù)方面的限制，我國(guó)現(xiàn)階段的高速公路供配電系統(tǒng)還存在一定的節(jié)能設(shè)計(jì)問題，但是，通過合理的電力系統(tǒng)規(guī)劃以及電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)一定的節(jié)能減排效果。首先，變壓器的型號(hào)以及容量對(duì)其功率的大小具有明顯的影響。對(duì)此，在高速公路的供電系統(tǒng)之中，應(yīng)該盡量選擇具有損耗低、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高的非晶合金變壓器。如此，能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)電能損耗的有機(jī)節(jié)約。其次，應(yīng)該選擇適當(dāng)?shù)碾妱?dòng)機(jī)容量，盡可能的使其處于滿載狀態(tài)之下。如此，可以使用接地電容補(bǔ)償?shù)姆绞竭_(dá)到降低電能損耗的效果。再次，應(yīng)該盡量應(yīng)用功率因數(shù)相對(duì)較高的電壓用電設(shè)備?；蛘呖梢詫?duì)靜電電容器進(jìn)行設(shè)置，以此對(duì)滯后電流進(jìn)行損耗補(bǔ)償，以此實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能的實(shí)際效果。此外，應(yīng)該是使電所盡可能的靠近用電負(fù)荷，如此，能夠降低線路之中的電能損耗。經(jīng)過以上幾個(gè)方面的供配電設(shè)計(jì)，就能夠?qū)崿F(xiàn)較好的供配電節(jié)能效果。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)現(xiàn)階段西部高速公路建設(shè)的不斷推進(jìn)，節(jié)能、高效、環(huán)保已經(jīng)成為了其發(fā)展的主流方向。對(duì)此，必須要落實(shí)科學(xué)的新型節(jié)能技術(shù)應(yīng)用，切實(shí)達(dá)到能源節(jié)約的實(shí)際效果。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭繼超，劉垚，趙娜.新型節(jié)能技術(shù)在安徽省高速公路隧道照明系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐[J].中國(guó)交通信息化，2016，13（01）：116-120.

[2]劉陽(yáng)，樊西寧.隧道LED照明節(jié)能技術(shù)在黃塔桃高速公路中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)道路照明論壇，2013，19（06）：162-164.

[3]吳緒敏.高速公路隧道照明綜合節(jié)能技術(shù)的研究和應(yīng)用[J].中國(guó)交通信息產(chǎn)業(yè)，2015，27（03）：186-190.

[4]李小芬，肖光來，張清澍.安徽省高速公路隧道節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)探索與應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究，2001，24（01）：22-25+99.

[5]王韜，趙鑫，劉津函，李果，陳賀.云南山區(qū)高速公路路塹邊坡建造期施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2018，14（12）：317-319.